7C++动态存储分配

异常相关语法
异常的抛出--throw – throw 表达式； 异常的检测和捕获--try-cacth – try –{ – 被检测可能产生异常的语句 –} – cacth(异常的类型) –{ – 异常处理语句 –} 处理思想：将异常处理和正常代码分开
int i; for(i = 0; i < _size; i++) { elems[i] = v.elems[i]; } }
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Vector::~Vector() { delete [] elems; }
//思考：是否应在析 构函数内代码增 加如下语句： if(elems == NULL) return;
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几点说明

析构函数与类同名，无参数，无需指定返回值
析构函数不能有参数，因此不能重载
析构函数不能回收对象本身所占空间 如果不需要做清理工作，类可以没有析构函数 思考： – 在vector中，对象v1和v2能不能正确析构？？ – 考虑对象的内存分布……
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对象的复制机制
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以下3种情况系统调用复制构造函数：
– 用类的一个对象初始化同类的另一个对
象时
– 对象作为函数参数传递给函数形参时 – 函数返回值是类的对象，函数调用完成
时返回
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异常

什么是异常 –异常是程序可能检测到的、运行时刻不正常的情况 –如：运行时刻数组下标越界、除0、空闲存储空间不
v1 5 3050 1 2 3 4 5 堆对象 hello
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v2 5Baidu Nhomakorabea
3050
Copy
3050
s 5
Copy
?
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深复制、浅复制
s 堆对象 s 堆对象
浅 复 制
5
hello
Copy t 5
深 复 制
5
hello
Copy t 堆对象 hello 5
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当对象拥有资源时，C++提供复制构造函数实现深复制

基本类型一般不采用动态存储分配
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动态存储空间的回收
用new分配的空间一定要用delete回收 具体使用格式： – delete 指针变量名

– delete[] 指针变量名 //用于动态数组的内存回收 delete只能用于回收new所分配的空间 对于一个指针指向的堆对象只能执行一次 delete操作 delete[]忽略括符内的具体数字，无论是几维数 组的空间回收均只用一个括符表示
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不足

程序仍然采用面向过程程序设计思想 – C语言中，数组没有自我意识，不知道自己的长度
、不能整体赋值、比较…… – 如果将数组设计为类Vector，可以在析构函数中完 成动态内存的释放、构造函数中完成数组的动态 内存申请

程序对于异常情况的处理可以采用异常机制， 将程序执行流向交由系统管理
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序运行过程中，大小无法改变

– 动态数组在程序运行中，可根据需要重新指定大小 – 在构造函数中创建堆资源，析构函数中释放堆资源

测试代码中， Vector v4(v3);是否需要定义复制 15 构造函数？
class Vector { public: Vector(); Vector(int size, int value); Vector(const Vector &v); ~Vector(); void print() const; bool isEmpty() const; int length() const; int & at(int index); private: int _size; int *elems; };
重庆邮电大学计算机科学与技术学院 冯 潇
fengxiao@cqupt.edu.cn
主要内容
动态存储分配(难点) – 程序在内存中的分布 – new和delete运算符 – 复制构造函数——浅复制和深复制 – 析构函数 类模板

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我想这样定义数组

C语言允许我们定义静态的数组 – #define N 10 – int score[N]; 什么是静态数组？ – 数组长度在编译时即定义好，在整个程序运行过
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Vector::Vector() { _size = 0; elems = NULL; }
Vector::Vector(int size, int value) { if(size <= 0) { Vector::Vector(); return; } _size = size; elems = new int[size]; int i; for(i = 0; i < _size; i++) elems[i] = value; }
size
97 68 81 76 58
Code Segment Constant Segment Global Data Segment Heap Segment Stack Segment main dynamicalArray aver size 5
10
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#include <iostream> #include <cstdlib> using namespace std;

程序运行时需要占用多大的空间需要在编译时确 定，便于操作系统为程序分配适当的内存空间。 从静态存储区分配：程序的全局变量和静态变量 都在这里分配，且在编译时已经分配好，在程序 终止前被操作系统回收。 在栈上创建：在函数调用时，函数的形参和局部 变量都在栈上创建，函数执行完毕时这些内存自 动被释放掉。 从堆(heap)上分配：在程序运行期间，用动态存 储分配函数申请和释放的内存

其他成员函数
– void print()、bool isEmpty()、int length()、?? at(int index)
– 请认真思考at的返回值类型？
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难点

Vector 的数据成员包括数组长度和元素： – int SIZE;//数组当前元素个数 – int elems[n];??? 还是int *elems;??? – 内存映像图能否独立画出？ 动态创建数组需要用到动态存储分配 – 静态数组指数组长度在编译时即定义好，在整个程
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动态存储分配

由动态内存管理系统管理的这块内存区域叫做 “堆(heap)”： – 当需要动态灵活地分配内存空间时，需要用到动
态存储分配
– 动态分配得到的内存块位于堆中，且没有名字
– 动态存储分配由库函数malloc.h提供 – 格式：p = (double* ) malloc(n*sizeof(double)) C++中动态存储分配由运算符new和delete实现 new和delete完成动态存储分配时，可以很好 地和构造函数、析构函数进行交互，malloc和 free不能自行调用构造函数和析构函数 2013-12-16
程中，数组大小无法改变

同学们经常想定义动态的数组 – 数组长度可以在程序运行起来后，由用户从键盘
指定


int size; cin >> size; 动态创建整型的score[size]
– 在程序运行过程中，可以根据实际需要，重新指
定数组大小
程序获得的内存分布
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程序中变量的内存分配方式
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说明以下定义的区别
a) int ival = 1024; b) int *pi = &ival; c) int *ip2 = new int(1024); d) int *ip3 = new int[1024];
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用动态数组统计全班的英语平均分

内存分配示意

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vector类的复制构造函数
vector::vector(const vector & v) { length = v.length; elems = new int[v.length]; for(i = 0 ; i < length; i++) elems[i] = v.GetElemsi[i]; }
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动态存储空间的分配

具体方法： – 指针变量名 = new 类型；
– 指针变量名 = new 类型 (初值)；
– 指针变量名 = new 类型 [元素个数]； 当执行new时，有两件事发生： – 大小适当的空间被分配给特定类型的变量； – 该存储空间首地址作为new表达式的返回值，若分
配失败则返回0 ；
int main() { Vector v1; //空的向量，无元素 Vector v2(5); //有5个元素的向量，每个元素值为0 Vector v3(5,9);//有5个元素的向量，每个元素值为9 v2.print(); v3.print(); v3.at(2) = 88; //等价于v3[2] = 88; v3.print(); cout << "v3[2] = " << v3.at(2) << endl; if(v1.isEmpty()) cout << "向量为空!" << endl; else cout << "向量不为空!" << endl; cout << "length of v2 is : " << v2.length() << endl; Vector v4(v3); v4.print(); return 0; }
够

异常处理 –异常处理应包含异常的检测、抛出和捕获 –具体而微的异常处理：从程序员角度增强程序的健
壮性和容错性
–系统层次的异常处理：从程序设计语言系统角度保
证程序的健壮性和容错性
C++异常处理机制
void main() { int x,y; cin>>x>>y; if(0 == y) { cout<<"除0错误！" <<endl; return; } cout<<x/y<<endl; } void main() { int x,y; cin>>x>>y; try//异常检测 { if(0 == y) throw 0;//抛出 cout<<x/y<<endl; } catch(int)//异常捕获 { cout<<"除数不能为0！" <<endl; } }
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复制构造函数

主要功能 ：
– 用一个已知的对象来初始化一个同类对象

具体声明格式： <类名>::<类名> (const <类名>& <对象名>) 复制构造函数只有一个参数，是该类对象的引用 若用户没有显式定义复制构造函数，编译器会自 动生成一个默认的复制构造函数，其功能是把已 知对象的每个数据成员都复制到新定义的对象中
int main() { int number; cout << "input the number of students: "; cin >> number; int *scores = new int[number]; if(scores == NULL) { cerr << "Out of heap space!" << endl; exit(EXIT_FAILURE); } int i; double aver = 0; for(i = 0;i < number;i++) { cout << "scores[" << i << "] = " ; cin >> scores[i]; aver += scores[i]; } aver /= number; delete[] scores; cout << "\naverage = " << aver << endl; return 0; }
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Vector::Vector(const Vector &v) { _size = v._size; elems = new int[_size]; if(elems == NULL) { cerr << "Out of heap space!" << endl; exit(EXIT_FAILURE); }
测试驱动 开发
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分析

Vector应采用动态存储形式实现
– Vector的数据成员有？？

应提供3类构造函数
– Vector v1;
– Vector v2(n);
Vector::Vector()
Vector::Vector(int size)
– Vector v2(n,m); Vector::Vector(int size, int value)